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专利号: 2020100948141
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.超声振动旋转磁场辅助微细电火花加工装置,其特征在于,包括:火花放电单元(1)、Z向移动平台(2)、超声振动装置(3)、旋转磁场装置(4)、X/Y向移动平台(5)、集成控制单元(6)、火花油循环装置(7)及隔振平台(8),所述火花放电单元(1)用于提供持续稳定的电能,供给放电加工,火花放电单元(1)包括脉冲电源(101)、旋转主轴(102)、夹头(103)及电极(104),旋转主轴(102)与Z向移动平台(2)相连,用于提供电极(104)的旋转运动;脉冲电源(101)安装于旋转主轴(102)上,脉冲电源(101)用于提供电极(104)的放电加工;夹头(103)通过螺纹与旋转主轴(102)连接,夹头(103)用于装夹电极(104);所述Z向移动平台(2)固定在机床立柱上;所述超声振动装置(3)用于提供放电加工过程中工件沿竖直方向的周期振动,超声振动装置(3)包括压电陶瓷片(301)、前盖板(302)、预紧力螺栓(303)、立柱(304)、后盖板(305)及超声波发生器(306),压电陶瓷片(301)与超声波发生器(306)电连接,压电陶瓷片(301)用于接收超声波发生器(306)发出的电信号,实现电能与振动能的转换;前盖板(302)与后盖板(305)上均具有声阻抗匹配层,前盖板(302)与后盖板(305)通过声阻抗匹配对振动能进行放大;前盖板(302)、压电陶瓷片(301)及后盖板(305)依次通过预紧力螺栓(303)进行连接构成整体;立柱(304)固定在后盖板(305)上,前盖板(302)、压电陶瓷片(301)及后盖板(305)组成的整体通过立柱(304)固定于X/Y向移动平台(5)上;所述旋转磁场装置(4)用于提供放电加工过程中垂直于放电通道方向的旋转磁场,旋转磁场装置(4)包括步进电机(401)、转台(402)、调整螺栓(403)、支架(404)、固定螺栓(405)及永磁铁(406),步进电机(401)的输出轴与转台(402)连接,步进电机(401)用于驱动转台(402)旋转;永磁铁(406)通过支架(404)与转台(402)相连,并采用固定螺栓(405)固定在支架(404)上,永磁铁(406)的数量为两个,两个永磁铁(406)呈对称布置,支架(404)通过调整螺栓(403)固定在转台(402)上;旋转磁场装置(4)通过连接柱(407)固定于X/Y向移动平台(5)上;所述X/Y向移动平台(5)包括X向移动平台(501)和Y向移动平台(502),X向移动平台(501)设置在Y向移动平台(502)上,用于实现X向和Y向的联动;所述集成控制单元(6)分别与火花放电单元(1)、Z向移动平台(2)、X/Y向移动平台(5)及转台(402)电连接,集成控制单元(6)用于控制火花放电单元(1)、Z向移动平台(2)、X/Y向移动平台(5)及转台(402)的运动与放电,实现旋转磁场与放电加工的耦合;所述火花油循环装置(7)用于提供火花放电加工所需的火花油,火花油循环装置(7)包括油箱(701)、油泵(702)、喷油管(703)、回油管(704)、油槽(705)及开关(706),油箱(701)用于存放火花油;油泵(702)安装于油箱(701)上部;喷油管(703)的一端与油泵(702)连接,喷油管(703)的另一端为火花油出口端;开关(706)设置在喷油管(703)上;油槽(705)安装于立柱(304)上;回油管(704)的一端与油槽(705)连接,回油管(704)的另一端与油箱(701)连接;所述隔振平台(8)用于承载火花放电单元(1)、Z向移动平台(2)、超声振动装置(3)、旋转磁场装置(4)、X/Y向移动平台(5)、集成控制单元(6)及火花油循环装置(7)。

2.根据权利要求1所述的超声振动旋转磁场辅助微细电火花加工装置,其特征在于:所述电极(104)的材质为硬质合金或铜,电极(104)的表面涂覆有均匀厚度的陶瓷材料层。

3.根据权利要求1所述的超声振动旋转磁场辅助微细电火花加工装置,其特征在于:所述步进电机(401)的步进角为1.8°。

4.根据权利要求1所述的超声振动旋转磁场辅助微细电火花加工装置,其特征在于:所述转台(402)的角分辨率为0.0005°,重复定位精度0.002°。

5.根据权利要求1所述的超声振动旋转磁场辅助微细电火花加工装置,其特征在于:所述连接柱(407)的数量为四个,四个连接柱(407)呈矩形布置。

6.根据权利要求1所述的超声振动旋转磁场辅助微细电火花加工装置,其特征在于:所述隔振平台(8)的材质为大理石。

7.超声振动旋转磁场辅助微细电火花加工方法,其特征在于,所述方法采用权利要求

1-6中任意一项所述的超声振动旋转磁场辅助微细电火花加工装置进行加工,具体包括以下步骤,且以下步骤顺次进行:

步骤一、检查机床供电、供气情况,试运行火花油循环装置(7),检查无异常后将待加工工件通过卡具安装固定在超声振动装置(3)上;

步骤二、根据加工需要选择相应永磁铁(406),将其安装固定于支架(404)上;

步骤三、根据加工需要选择相应电极(104),将其安装固定于夹头(103)上,通过电极导向装置引导电极(104);

步骤四、执行分中程序,设定工件坐标系,移动X/Y向移动平台(5)和Z向移动平台(2),使电极(104)端部精确定位到工件待加工位置上方;

步骤五、打开超声波发生器(306)电源,使待加工工件沿Z轴方向振动;

步骤六、执行加工程序,通过预先编制的控制程序依次开启旋转主轴(102)、脉冲电源(101)及转台(402),进行超声磁场辅助微细电火花深微孔加工;

步骤七、工件加工完成后,依次关闭转台(402)、脉冲电源(101)及旋转主轴(102)。